(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210836815.8 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 中山大学 地址 519082 广东省广州市海珠区新港西 路135号 (72)发明人 徐灵基　王子心　陈鑫哲　陈立兴　 (74)专利代理 机构 深圳市创富知识产权代理有 限公司 4 4367 专利代理师 范伟民 (51)Int.Cl. G01S 5/22(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种基于声矢量场的声源 方位估计方法、 系 统及装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于声矢量场 的声源方 位估计方法、 系统及装置， 该方法包括： 构建矢量 声场模型； 基于矢量声场模型生成仿真数据并进 行预处理， 得到预处理后数据； 基于预处理后数 据对预设的残差神经网络进行训练； 结合初步声 源方位估计模 型和目标域数据进行参数微调， 得 到最终声源方位估计模型。 该系统包括： 模型构 建模块、 数据仿真模块、 网络训练模块和参数微 调模块。 该装置包括存储器以及用于执行上述基 于声矢量场的声源方位估计方法的处理器。 通过 使用本发明， 能够解决传统方法对环 境和噪声的 适应能力弱的问题。 本发明可广泛应用于信号处 理领域。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 115267674 A 2022.11.01 CN 115267674 A 1.一种基于声矢量场的声源方位估计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 构建矢量声场模型； 基于矢量声场模型生成仿真数据并进行 预处理， 得到预处 理后数据； 基于预处 理后数据对预设的残差神经网络进行训练， 得到初步声源方位估计模型； 结合初步声源方位估计模型和目标域数据进行参数微调， 得到最终声源方位估计模 型。 2.根据权利要求1所述一种基于声矢量场的声源方位估计方法， 其特征在于， 所述矢量 声场模型的表达式如下： 上式中， p(t)表示声压， t表示时刻， vx(t)表示t时刻在x轴的声速分量， vy(t)表示t时刻 在y轴的声速分量， vz(t)表示t时刻在z轴的声速分量， ρ 表示水体介质的密度， c表示水体介 质中的声速， θ表示目标的方位角， 表示目标的俯仰角。 3.根据权利要求2所述一种基于声矢量场的声源方位估计方法， 其特征在于， 所述基于 矢量声场模型生成仿真数据并进行 预处理， 得到预处 理后数据这 一步骤， 其具体包括： 基于模拟声场模型仿真生成单矢量水听器频域声压信号和频域三轴振速信号， 得到模 拟数据； 对模拟数据进行互谱运 算， 得到声压 ‑振速互谱； 对声压‑振速互谱进行归一 化处理， 得到归一 化后数据； 对归一化后数据进行矩阵转换处 理， 得到预处 理后数据。 4.根据权利要求3所述一种基于声矢量场的声源方位估计方法， 其特征在于， 所述基于 预处理后数据对预设的残差神经网络进行训练， 得到初步声源方位估计模型这一步骤， 其 具体包括： 将预处理后数据划分为训练集、 验证集和 测试集； 将训练集输入至预设的残差神经网络进行训练； 基于损失函数最小化实际方位角度与标签方位角度之间的误差并迭代更新网络的权 重参数； 判断到达到预设的迭代次数， 保存网络的权 重参数， 得到初步声源方位估计模型。 5.根据权利要求4所述一种基于声矢量场的声源方位估计方法， 其特征在于， 所述预设 的残差网络包括五个卷积模块和一个全连接层， 具体包括： 第一卷积模块， 包括 一个残差块和一个最大池化层； 第二卷积模块， 包括 三个残差块； 第三卷积模块， 包括四个残差块； 第四卷积模块， 包括六个残差块；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115267674 A 2第五卷积模块， 包括 三个残差块； 每个残差块均包括 三个卷积层。 6.根据权利要求5所述一种基于声矢量场的声源方位估计方法， 其特征在于， 所述结合 初步声源方位估计模型和目标域数据进行参数微调， 得到最终声源方位估计模型这一步 骤， 其具体包括： 将初步声源方位估计模型中的网络参数迁移至目标网络并对目标网络中的全连接层 进行初始化； 根据目标域数据对目标网络中的卷积层参数和全连接层参数进行训练更新， 得到最终 声源方位估计模型。 7.一种基于声矢量场的声源方位估计系统， 其特 征在于， 包括： 模型构建模块， 用于构建矢量声场模型； 数据仿真模块， 基于基于矢量声场模型生成仿真数据并进行预处理， 得到预处理后数 据； 网络训练模块， 基于预处理后数据对预设的残差神经网络进行训练， 得到初步声源方 位估计模型； 参数微调模块， 用于结合初步声源方位估计模型和目标域数据进行参数微调， 得到最 终声源方位估计模型。 8.一种基于声矢量场的声源方位估计装置， 其特 征在于， 包括： 至少一个处 理器； 至少一个存 储器， 用于存 储至少一个程序； 当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行， 使得所述至少一个处理器实现如权 利要求1‑6任一项所述 一种基于声矢量场的声源方位估计方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115267674 A 3